Вертикальні та горизонтальні вітрові турбіни: типи та робота

Un вітрових турбін Це пристрій, призначений для перетворювати кінетичну енергію вітру в електричну за допомогою ротора і генератора. Ці вітрові турбіни діляться на два основних типи: вітрові турбіни з вертикальною віссю і вітрові турбіни з горизонтальною віссю. Обидва мають унікальні характеристики та застосовуються в різних ситуаціях залежно від середовища та потреб встановлення.

Види вітрогенераторів

Існує дві основні категорії вітрових турбін:

• Вітрова турбіна з вертикальною віссю (VAWT): Він здатний вловлювати вітер з будь-якого напрямку та має низький рівень виробництва енергії, що робить його ідеальним для місць із низькою інтенсивністю вітру або міських районів, де правила забороняють встановлення великих конструкцій.
• Вітрова турбіна з горизонтальною віссю (HAWT): найчастіше використовується у великих вітрових електростанціях. Його ефективність більша, і його краще використовувати в районах, де сильніший і постійніший вітер.

Вітрова турбіна з вертикальною віссю

Вітрові турбіни з вертикальною віссю, відомі як VAWT, це ті, у яких вісь ротора вертикальна відносно землі. Одна з їхніх головних переваг полягає в тому, що їм не потрібні механізми орієнтації для вловлювання вітру, оскільки вони можуть працювати незалежно від напрямку вітру. Крім того, електрогенератор можна розмістити на землі, що спрощує обслуговування.

Ці вітрові турбіни мають a нижча енергоефективність порівняно з тими з горизонтальною віссю, але вони все ще ефективні в областях, де швидкість вітру низька або змінюється. Крім того, вони потребують моторизованого запуску, оскільки в більшості випадків вони не можуть запуститися самостійно.

Типи вітрових турбін з вертикальною віссю

У VAWT існує кілька підтипів:

1. Вітрогенератор Савоніуса

El Савоній Це одна з найпростіших і надійних моделей. Характеризується тим, що має два горизонтально зміщених півкола, через які проходить вітер, створюючи обертальний рух. Хоча його ефективність низька, він є хорошим варіантом, де потрібні системи з низьким рівнем обслуговування.

2. Вітрогенератор Giromill

Цей тип вітрової турбіни має a набір вертикальних лез з’єднані з двома брусками, які складають вертикальну вісь. Його енергетична потужність коливається від 10 до 20 кВт, що робить його більш ефективним варіантом, ніж Savonius, для невеликих житлових або комерційних установок.

3. Вітрогенератор Дар'є

El Дарріє Це більш просунутий тип, який складається з дві-три двоопуклі лопаті. Його конструкція дозволяє вітряній турбіні краще використовувати вітер у широкому діапазоні швидкостей. Однак його недоліком є ​​необхідність використання ротора Savonius або іншої системи для його запуску.

Робота вітрової турбіни з вертикальною віссю

Робота VAWT Це відносно просто. Лопаті обертаються під дією сили вітру, що рухається в різних напрямках. Ці вітрові турбіни є завжди вирівняний за вітром, що дозволяє їм продовжувати працювати навіть за низької швидкості вітру.

Через те, що вони більш компактні, вітрові турбіни з вертикальною віссю виробляють менше енергії порівняно з аналогами з горизонтальною віссю. Однак вони достатньо ефективні для таких програм, як опалювати будинок, тримати світло ввімкненим про Включена зарядити електрокар.

Горизонтальна ось вітрових турбін

Горизонтальна ось вітрових турбін є найпоширенішими, особливо у великих вітряні ферми. Ці вітряні турбіни мають кращу енергетичну ефективність завдяки своїй здатності більш ефективно генерувати електроенергію за рахунок високої швидкості вітру.

Компоненти цих вітрових турбін розміщені в гондолі, розташованій на вершині вежі. Ротор, який складається з трьох лопатей, вловлює вітер і створює обертовий рух, який помножується через коробку передач для виробництва електроенергії. Цей рух, створений вітром, передається до генератора, який створює енергію, яка транспортується до мережі.

Яка вітрова турбіна ефективніша?

L вітрові турбіни з горизонтальною віссю Зазвичай вони більш ефективні. Це тому, що вони можуть досягти більш високі швидкості обертання і краще використовувати вітер на великих висотах, де швидкість вітру більш постійна та сильніша. Крім того, їм потрібно менше передач для збільшення швидкості обертання, що дає змогу краще використовувати кінетичну енергію вітру.

Інновації в вітрових турбінах

В останні роки ми спостерігаємо великі інновації у вітрових технологіях. Одним із найперспективніших був Вихрові безлопатеві млини, розроблений іспанською компанією. Цей тип вітрових турбін без рухомих частин має на меті зменшити витрати на обслуговування та усунути візуальний вплив, який великі традиційні вітряні турбіни створюють на ландшафт.

Іншим амбітним проектом є Вітер дерево. Ця конструкція використовує 72 турбіни у формі лопатей, розташовані на механічному дереві, які генерують енергію за дуже слабкого вітру. Цей тип споруд ідеально підходить для розміщення в містах, забезпечуючи поновлюване та естетично привабливе джерело енергії.

Історичне та сучасне використання вітрових турбін

Використання енергії вітру не є чимось новим. Перші вітряні млини використовувалися для перекачування води або перемелювання зерна в сільській місцевості. Однак це було в 70-х роках Данія зробив реальну прихильність до широкомасштабної вітроенергетики, що дозволило цій країні стати головним виробником вітрової техніки.

Сьогодні вітрові турбіни, які починалися як невеликі установки в сільській місцевості, поступилися місцем гігантським вітровим електростанціям, які виробляють сотні мегават чистої енергії для споживання по всьому світу. Великі компанії люблять Сіменс y Вестас Вони ведуть виробництво цих технологій.

Майбутнє вітряних турбін передбачає серйозні розробки з точки зору ефективності та вартості. Очікується, що з установкою плаваючі турбіни офшорні вітрові установки відіграватимуть ще важливішу роль у переході до відновлюваної енергії.

Завдяки розвитку такого типу інновацій вітрова енергетика перестала бути експериментальним рішенням і стала одним з основних джерел відновлюваної енергії в усьому світі.